JP6886698B2

JP6886698B2 - 熱伝導液パック

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Publication number: JP6886698B2
Application number: JP2017127158A
Authority: JP
Inventors: 謙田中; 由見　英雄; 英雄由見
Original assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Current assignee: Kitagawa Industries Co Ltd
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2021-06-16
Anticipated expiration: 2037-06-29
Also published as: US20190003787A1; JP2019012720A

Description

本発明は、熱伝導液パックに関する。

従来、例えば基板上に配された電子部品と、電子部品のうち前記基板と反対側に配された放熱部材との間の隙間を埋めるように設けられる熱伝導部材として、熱伝導シートがしばしば使用されている。熱伝導シートは、弾性を付与することにより電子部品や放熱部材に密着させることができたり、取扱性が容易であるという利点がある。

一方熱伝導シートは、例えば基板からの立ち上がり高さが異なる複数の電子部品に一括に密着させることが困難であり、使用する個々の箇所（電子部品）に応じて大きさや厚さを変更しなければならない。

そこで、熱伝導性部材としてパテやグリースを使用する場合がある。パテやグリースは使用する量を調節可能であるとともに、熱伝導シートでは対応できない複雑な構造にも密着させ、隙間を埋めることが可能である。

特開２０１６−６２９５３号公報特開２０１６−１４３６３４号公報

しかしパテやグリースは、複雑な構造に対応させるべく粘度を下げると、使用箇所から流れ落ちてしまう場合がある。また、パテやグリースは一般的に温度が上昇すると粘度が低下するため、粘度の低下を見越して粘度の比較的高いものを塗布しようとすると、逆に微細な構造に対応不可となり、密着性が低下する場合がある。

さらにパテやグリースは、使用量が適正量より少なかったり逆に多すぎると、密着不足や空気の巻き込み等の不具合が生じるため、使用量のコントロールが比較的重要であり、作業性に改善の余地があった。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、複雑な構造に対応可能で、伝熱性や作業性にも優れる熱伝導部材である熱伝導液パックを提供することを目的とする。

本発明は、第１接触面および当該第１接触面と異なる第２接触面を有する閉じられた状態の中空の可撓性外装体の内部に、液状の熱伝導材が充填されてなる熱伝導液パックである。

本発明によれば、熱伝導液パックは柔軟な可撓性外装体およびその内部に充填される液状の熱伝導材により、自在に変形可能である。従って、発熱体や放熱体が複雑な形状をなしている場合でも、それらに押し付けられることにより、第１接触面および第２接触面がそれらに沿う形状に容易に変形し、密着することができる。

しかも、設置環境や発熱体の温度が上昇した場合でも、グリースやパテとは異なって流れ落ちることがないから、被着体に密着し続けて良好な伝熱性を保つことができる。またパック状であるので、パテやグリースのように使用量のコントロールが不要であって、設置箇所に配置するだけでよく、作業性にも優れる。

なお、液状とは、例えばハチミツのようにそれ自体で形状を保持することが困難な粘度以下のものを含み、所謂粘稠体を指すこととする。

上記熱伝導液パックは、以下の構成を備えていてもよい。

可撓性外装体は、第１接触面を有する第１シートと、第２接触面を有するとともに第１シートと対向配置される第２シートとを備えており、第１シートおよび第２シートの少なくとも一方に、熱伝導材を漏出可能な微細な漏出孔が複数設けられるとともに、漏出孔を外側から塞ぐ剥離シートが剥離可能に積層されている構成としてもよい。

上記構成によれば、熱伝導液パックを使用する際には、剥離シートを剥離して第１シート及び／又は第２シートの第１接触面及び／又は第２接触面を被着体に押し付ける。すると、漏出孔から徐々に熱伝導材が漏れ出し、第１接触面及び／又は第２接触面と被着体との間に広がる。これにより、熱伝導液パック（可撓性外装体および熱伝導材）はより確実に被着体と密着するとともに、広がった熱伝導材の粘性および表面張力によって、被着体からよりずれ難くなる。また熱伝導材が接着性を有する場合には、被着体に固定される。

また、可撓性外装体は、第１接触面を有する第１シートと、第２接触面を有するとともに第１シートと対向配置される第２シートとを備えており、第１シートおよび第２シートの少なくとも一方は不織布またはメッシュからなるとともに、当該不織布またはメッシュに熱伝導材の漏出を外側から抑える剥離シートが剥離可能に積層されている構成としてもよい。

上記構成によれば、熱伝導液パックを使用する際には、剥離シートを剥離して第１シート及び／又は第２シートの第１接触面及び／又は第２接触面を被着体に押し付ける。すると、不織布またはメッシュから徐々に熱伝導材が滲み出し、第１接触面及び／又は第２接触面と被着体との間に広がる。これにより、熱伝導液パック（可撓性外装体および熱伝導材）はより確実に被着体と密着するとともに、広がった熱伝導材の粘性および表面張力によって、被着体からよりずれ難くなる。また熱伝導材が接着性を有する場合には、被着体に固定される。

また、可撓性外装体は、第１接触面を有する第１シートと、第２接触面を有するとともに第１シートと対向配置される第２シートとを備えており、第１シートおよび第２シートには、熱伝導材を漏出可能な微細な漏出孔が複数設けられるとともに、漏出孔を外側から塞ぐ剥離シートが剥離可能に積層されており、第２シートの内面に、不織布またはメッシュからなる第３シートが積層されていてもよい。

このような構成によれば、第１シート側からの熱伝導材の漏出のタイミング、漏出速度、および漏出量と、第２シート側からの熱伝導材の漏出のタイミング、漏出速度、および漏出量が異なるようにコントロールすることができる。すなわち、第１シート側からは可撓性外装体の内部から熱伝導材が直接漏出し、第２シート側からは、可撓性外装体の内部から熱伝導材が第３シート（不織布またはメッシュ）に滲み出した後に第２シートの漏出孔を通過して滲み出すようになる。したがって、例えば先に第２シート側から押圧して第１シートを第１被着体に押し付けて密着させ、その後、第２シート側に被着体を押し付けて第２シート側を密着させればよい。この時、第２シート側から押圧する際には、第２シート側には未だ熱伝導材は漏れ出していないから、押し付ける手や道具を汚さなくても済む。

また、第１シートに設けられた漏出孔の孔径を第２シートに設けられた漏出孔の孔径よりも大きく設定することにより、第１シート側からの熱伝導材の漏出速度および漏出量と、第２シート側からの熱伝導材の漏出速度および漏出量が異なるようにコントロールすることがより容易になる。

なお、熱伝導液パックから熱伝導材が漏出する構成とする場合には、熱伝導材は、水のように簡単に垂れ落ちない程度の粘度を有していることが好ましい。

また、熱伝導材は接着性を有していてもよい。このような構成によれば、可撓性外装体から漏れ出した熱伝導材により、熱伝導液パックと被着体とが接着状態とされる。

本発明によれば、複雑な構造（形状）に対応可能で、伝熱性や作業性にも優れる熱伝導液パックが得られる。

実施形態１の熱伝導液パックの断面図熱伝導液パックの分解斜視図熱伝導液パックの使用形態を示す断面図実施形態２の熱伝導液パックの断面図実施形態３の熱伝導液パックの分解斜視図熱伝導液パックの断面図

＜実施形態１＞
実施形態１を図１ないし図３によって説明する。本実施形態の熱伝導液パック１０は、一対の矩形の第１シート１１および第２シート１２の縁部を熱溶着して閉じた状態とした中空の外装体（可撓性外装体の一例）の内部に、液状の熱伝導材１３が充填されてなる。

第１シート１１および第２シート１２は、例えば１５ｍｍ角のＨＳ−ＰＥＴフィルム（耐熱温度１２５度以上）等の柔軟な可撓性樹脂からなり、膜厚は２７〜５２μｍの範囲内に設定されている（本実施形態では３２μｍ）。また一対のシートのうち第１シート１１には、直径１．５ｍｍの複数の円形の漏出孔１４が４．０ｍｍ間隔で全面に均等に設けられている。

また第１シート１１の外面１１Ａには、剥離可能な剥離シート１６が積層されている。複数の漏出孔１４は、剥離シート１６により塞がれている。

熱伝導材１３は、例えば、アクリル樹脂に熱伝導フィラーおよび添加剤等を混合させたものであって、例えばハチミツのようにそれ自体で形状を保持することが困難な低粘度の液状であり、かつ、水のように簡単に垂れ落ちない程度の粘度を有している。また併せて、接着性を有している。この熱伝導材１３は、原料を混合後ポンプにより吸い上げ、縦型ピロー包装機（三光機械製：液体・粘体自動ＭＲ−８）を用いることにより、第１シート１１および第２シート１２の間に充填させることができる。

なお図２においては熱伝導材１３を便宜的に固体状に示してある。また熱伝導材１３は、使用前の状態において、微細な漏出孔１４の内部にはほぼ入り込まず、概ねが第１シート１１と第２シート１２との間に保持される程度の粘度は有している（図１参照）。

本実施形態の熱伝導液パック１０を使用する際には、まず、剥離シート１６を剥離して第１シート１１の外面１１Ａ（第１接触面の一例）を露出させる。そして、露出された外面１１Ａを被着体Ｃと対向させ、第２シート１２側から押圧して被着体Ｃに押し付ける。

すると、図３に示すように、熱伝導液パック１０の内部に充填されている熱伝導材１３が漏出孔１４に進入するとともに外部に漏出し、外面１１Ａ（第１接触面）と被着体Ｃとの間に徐々に広がる。これにより、熱伝導液パック１０は、広がった熱伝導材１３の粘性および表面張力によって、ずれ難い状態で被着体Ｃと密着する。その後乾燥させることにより、熱伝導液パック１０は被着体Ｃに接着した状態とされる。なお熱伝導材１３は、乾燥しないままで接着性を有するタイプのものを使用することもできる。

このような本実施形態の熱伝導液パック１０は、柔軟な可撓性を有する第１シート１１および第２シート１２と、その内部に充填される液状の熱伝導材１３により、自在に変形可能である。従って、被着体Ｃが複雑な形状をなしている場合でも、それらに押し付けられることにより、それらに沿う形状に容易に変形して密着することができる。逆に隙間が大きい場合でも、液状の熱伝導材を使用しながら、流れ落ちる心配がない。

しかも第１シート１１には微細な漏出孔１４が複数設けられており、内部の熱伝導材１３が第１シート１１の外面１１Ａに漏出するようになっているから、より細かい部分まで熱伝導材１３を接触させることができるとともに、その粘性および表面張力により、乾燥して接着状態となるまで被着体とずれ難い状態とすることができる。

またこのような熱伝導液パック１０は、設置環境や被着体Ｃの温度が上昇した場合でも、グリースやパテとは異なって流れ落ちることがないから、被着体Ｃに密着し続けて良好な伝熱性を保つことができる。また、パック状であるので、組み立てラインにおいて液体定量吐出装置がなくても設置箇所に配置するだけでよく、作業性にも優れる。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２を図４によって説明する。なお、以下においては実施形態１と異なる構成についてのみ説明するものとし、実施形態１と同様の構成に実施形態１の各構成に付した符号の数字に１０を加えた数字の符号を用いるものとする。

本実施形態の熱伝導液パック２０は、第２シート２２がＨＳ−ＰＥＴフィルムに替えてポリエルテル製の不織布で構成されているところが上記実施形態１と異なっている。本実施形態において不織布は、目付５０ｇ／ｍ2のものを使用している。

第１シート２１および第２シート２２の縁部は、熱溶着により閉じられた状態とされ、その内側に熱伝導材２３が充填されている。また第２シート２２の外面２２Ａには、剥離可能な剥離シート２７が積層されている。熱伝導材２３は、使用前の状態において、一部が第２シート２２（不織布）に滲みていても、概ねが第１シート２１と第２シート２２（不織布）との間に保持される程度の粘度を有している。

本実施形態の熱伝導液パック２０を使用する際には、まず、剥離シート２７を剥離して第２シート２２の外面２２Ａ（第２接触面の一例）を露出させる。そして、外面２２Ａを被着体と対向させ、第１シート２１側から押圧して被着体に押し付ける。

すると、熱伝導液パック２０の内部に充填されている熱伝導材２３が第２シート２２（不織布）に滲みわたるとともに、外面２２Ａに徐々に滲み出し、外面２２Ａ（第２接触面）と被着体との間に徐々に広がる。これにより、熱伝導液パック２０は、広がった熱伝導材２３の粘性および表面張力によって、ずれ難い状態で被着体と密着する。その後乾燥させることにより、熱伝導液パック２０を被着体に接着した状態とする。

本実施形態の熱伝導液パック２０によっても、上記実施形態１と同様に、複雑な構造に対応可能で、伝熱性や作業性にも優れる。

＜実施形態３＞
次に、実施形態３を図５および図６によって説明する。なお、以下においては実施形態１と異なる構成についてのみ説明するものとし、実施形態１と同様の構成に実施形態１の各構成に付した符号の数字に２０を加えた数字の符号を用いるものとする。

本実施形態の熱伝導液パック３０は、一対の矩形の第１シート３１および第２シート３２の縁部を熱溶着して閉じた状態とした中空の外装体（可撓性外装体の一例）の内部に、液状の熱伝導材３３が充填されてなる。熱伝導材３３は、接着性を有している。

第１シート３１には、直径１．５ｍｍの複数の円形の第１漏出孔３４が５．０ｍｍ間隔で全面に均等に設けられている。また第２シート３２には、直径１．０ｍｍの複数の円形の第２漏出孔３５が５．０ｍｍ間隔で全面に均等に設けられている。すなわち、第１漏出孔３４の孔径の方が第２漏出孔３５の孔径より大きく設定されている。

また第１シート３１の外面３１Ａ（第１接触面）には、剥離可能な第１剥離シート３６が積層されている。同じく第２シート３２の外面３２Ａ（第２接触面）には、剥離可能な第２剥離シート３７が積層されている。複数の漏出孔３４および３５は、剥離シート３６および３７により塞がれている。

また、第２シート３２の内面（第２接触面の反対側の面）には、図示しない接着剤を介してメッシュからなる第３シート３８が積層されている。そして、第１シート３１と第３シート３８の間には、熱伝導材３３が充填されている。熱伝導材３３は、使用前の状態において、一部が第３シート３８（メッシュ）に滲みわたっていても、概ねが第１シート３１と第３シート３８との間に保持される程度の粘度を有している。なお図６においては、熱伝導材３３を便宜的に固体状に示してある。

本実施形態の熱伝導液パック３０を使用する際には、まず、第１剥離シート３６を剥離して第１シート３１の外面３１Ａ（第１接触面の一例）を露出させるとともに、第２剥離シート３７を剥離して第２シート３２の外面３２Ａ（第２接触面の一例）を露出させる。そして、外面３１Ａを被着体と対向させ、第２シート３２側から押圧して被着体に押し付ける。

すると、熱伝導液パック３０の内部に充填されている熱伝導材３３は、まず第１シート３１の漏出孔３４側から漏出し、外面３１Ａと被着体との間に徐々に広がる。この時、熱伝導材３３は押圧側（第２接触面側）においては、未だ第３シート３８（メッシュ）に滲みわたっている最中であり、外部（外面３２Ａ）までは漏出していない。

次に、第２シート３２側に別の被着体を宛がい、第１シート３１側に向けて押圧する。しばらくすると、第３シート３８（メッシュ）に滲みわたった熱伝導材３３が第２漏出孔３５に到達し、第２漏出孔３５から漏出して、外面３２Ａ（第２接触面）と被着体との間に徐々に広がる。

このように、本実施形態によれば、第１シート３１側（外面３１Ａ）からの熱伝導材３３の漏出のタイミングと第２シート３２側（外面３２Ａ）からの熱伝導材３３の漏出のタイミングが異なるようにコントロールすることができる。

すなわち、第１シート３１側からは第１漏出孔３４により熱伝導材３３が直接漏出し、第２シート３２側からは、熱伝導材３３は、第３シート３８（メッシュ）から滲み出した後に第２シート３２の第２漏出孔３５を通過して漏出する。

したがって、先に第２シート３２側から押圧して第１シート３１の外面３１Ａを被着体に押し付けて密着させる際には、第２シート３２側には未だ熱伝導材３３は漏れ出していないから、押圧する手や道具を汚さなくても済む。その後、第２シート３２の外面３２Ａに被着体を押し付けて、遅れて漏出してきた熱伝導材３３により第２シート３２側を密着させればよい。

また、熱伝導材３３が第３シート３８（メッシュ）に滲みわたり、その後第２漏出孔３５から漏出する際中にも、第１漏出孔３４からの熱伝導材３３の漏出が徐々に進んでいる。すなわち、熱伝導材３３の第１漏出孔３４からの漏出量は、第２漏出孔３５からの漏出量と比較して、多くなる。従って、例えば熱伝導材３３がより多く必要な基板側等の凹凸を有する側に第１シート３１を配し、例えば放熱板等の平坦な側に第２シート３２を配することにより、それぞれ適量の熱伝導材３３を密着させることができる。

さらに、第１漏出孔３４からは熱伝導材３３は直接漏れ出すが、第２漏出孔３５からは第３シート３８から滲み出した分しか漏れ出ないから、熱伝導材３３の漏出速度が異なっている。

しかも、第１漏出孔３４の孔径が第２漏出孔３５の孔径よりも大きく設定されていることによっても、第１シート３１側からの熱伝導材３３の漏出速度と第２シート３２側からの熱伝導材３３の漏出速度が異なっており、もって、より第１漏出孔３４からの漏出量が多くなっている。

本実施形態によっても、複雑な構造に対応可能で、伝熱性や作業性に優れる熱伝導液パック３０が得られる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記実施形態では、熱伝導液パックに漏出孔を設けたり、不織布やメッシュを設けることにより、熱伝導液を被着体との間に漏出させる形態を示したが、必ずしも外部に漏出させなくてもよく、閉じられた状態のまま被着体に密着させる構成の熱伝導液パックとしてもよい。その場合、可撓性外装体の内部に空間を有さないように熱伝導材を充填することが好ましい。

（２）上記実施形態では、外装体は一対の矩形のシート（第１シートおよび第２シート）の縁部を溶着あるいは接着することにより形成したが、一枚のシートを二つ折りにすることにより第１シートおよび第２シートを構成し、重なった縁部を溶着あるいは接着するようにしてもよい。

（３）完成形態の熱伝導液パックは上記実施形態に限るものでなく、被着体の形態や設置する位置に合わせて適宜変更してもよい。例えば複数のシートを繋ぎ合わせた多面体状の形態としたり、大きい凹凸にも対応可能なマチ付き（厚みが大きい）形態としてもよい。

（４）また実施形態１および実施形態２では、一面側だけに熱伝導材が漏出する構成の熱伝導液パックを示したが、表裏両面を同様の構成として、両面に熱伝導材が漏出する構成の熱伝導液パックとしてもよい。また、一面側に漏出孔を設け、他面側に不織布またはメッシュを配する構成としてもよい。

（５）また、実施形態３において、表裏の漏出孔の孔径を同等とし、メッシュまたは不織布の効果だけで表裏の漏出量が異なるようにした熱伝導液パックとすることもできる。

（６）漏出孔の孔径や形状、不織布またはメッシュの目開きは上記実施形態に限るものでなく、適宜変更することができる。また漏出孔を設ける位置もシートの全面に限るものでなく、一部に設けてもよい。

（７）上記実施形態では、熱伝導材は、熱伝導液パックの使用前においては漏出孔に進入したり不織布またはメッシュに滲みわたらない程度の粘度を有する構成としたが、例えば水のようなさらに低粘度の液状の熱伝導材を使用してもよい。その場合には、熱伝導材は熱伝導液パックの使用前において、漏出孔内や不織布またはメッシュの一部または全部に入り込んだ形態とされる。

（８）熱伝導材は必ずしも接着性を有していなくてもよい。

（９）上記実施形態２では、第２シート２２（不織布）の縁部を第１シート２１とともに熱溶着して閉じた状態の可撓性外装体を形成する構成を示したが、第２シート２２を内側に積層した剥離シート２７の縁部を第１シート２１とともに熱溶着し、閉じた状態の可撓性外装体を形成するようにしてもよい。

１０，２０，３０：熱伝導液パック
１１，２１，３１：第１シート（可撓性外装体）
１１Ａ，２１Ａ，３１Ａ：外面（第１接触面）
１２，３２：第２シート（可撓性外装体）
１３，２３，３３：熱伝導材
１４，３４，３５：漏出孔
１６，３６，３７；剥離シート
２２：第２シート（可撓性外装体、不織布）
２２Ａ，３２Ａ：外面（第２接触面）
２７：剥離シート
３８：第３シート（メッシュ）

Claims

第１接触面および当該第１接触面と異なる第２接触面を有する閉じられた状態の中空の可撓性外装体の内部に、液状の熱伝導材が充填されてなる熱伝導液パックであって、
前記可撓性外装体は、前記第１接触面を有する第１シートと、前記第２接触面を有するとともに前記第１シートと対向配置される第２シートとを備えており、
前記第１シートおよび前記第２シートの少なくとも一方に、前記熱伝導材を漏出可能な微細な漏出孔が複数設けられるとともに、前記漏出孔を外側から塞ぐ剥離シートが剥離可能に積層されている熱伝導液パック。
前記可撓性外装体は、前記第１接触面を有する第１シートと、前記第２接触面を有するとともに前記第１シートと対向配置される第２シートとを備えており、
前記第１シートおよび前記第２シートの少なくとも一方は不織布またはメッシュからなるとともに、当該不織布またはメッシュに前記熱伝導材の漏出を外側から抑える剥離シートが剥離可能に積層されている請求項１に記載の熱伝導液パック。
第１接触面および当該第１接触面と異なる第２接触面を有する閉じられた状態の中空の可撓性外装体の内部に、液状の熱伝導材が充填されてなる熱伝導液パックであって、
前記可撓性外装体は、前記第１接触面を有する第１シートと、前記第２接触面を有するとともに前記第１シートと対向配置される第２シートとを備えており、
前記第１シートおよび前記第２シートには、前記熱伝導材を漏出可能な微細な漏出孔が複数設けられるとともに、前記漏出孔を外側から塞ぐ剥離シートが剥離可能に積層されており、
前記第２シートの内面に、不織布またはメッシュからなる第３シートが積層されている熱伝導液パック。
前記第１シートに設けられた前記漏出孔の孔径は前記第２シートに設けられた前記漏出孔の孔径よりも大きく設定されている請求項３に記載の熱伝導液パック。
前記熱伝導材は接着性を有している請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の熱伝導液パック。